天大圖像處理課件：第2章基礎(chǔ)

1、龐彥偉 http:/,第2章 第1頁(yè),數(shù)字圖像處理（digital image processing,龐彥偉 副教授 2008年,龐彥偉 http:/,第2章 第2頁(yè),第二章 數(shù)字圖像基礎(chǔ),回顧第一章,龐彥偉 http:/,第2章 第3頁(yè),2.1 人眼與亮度視覺(jué),數(shù)字圖像處理的質(zhì)量評(píng)價(jià)多由人眼主觀評(píng)價(jià); 許多圖像處理相關(guān)技術(shù)要根據(jù)人眼特性設(shè)計(jì).（如電視圖像場(chǎng)頻率、屏幕刷新頻率、圖像量化級(jí)別、立體顯示(雙目視覺(jué))、圖像壓縮） 根據(jù)人類認(rèn)知圖像內(nèi)容的機(jī)制可以研究出新的圖像處理算法,為什么要研究人類視覺(jué),大學(xué)問(wèn),龐彥偉 http:/,第2章 第4頁(yè),視網(wǎng)膜上的離散光線接收器: 錐狀(cone)接收器

2、(67百萬(wàn)個(gè))和柱狀(rod)接收器(75150百萬(wàn)個(gè),2.1.1 人眼的結(jié)構(gòu),lens (透鏡), iris airis (虹膜), retina retin 視網(wǎng)膜, fovea fuvi小凹(尤指視網(wǎng)膜的中央凹), cornea kni 角膜, sclera 鞏膜,空間上的離散化,cone vision (bright-light vision) rod vision (dam-light vision,角膜,虹膜,光軸,鏡頭(晶狀體,中心凹,視神經(jīng),脈絡(luò)膜,鞏膜,盲點(diǎn),1.5mm,龐彥偉 http:/,第2章 第5頁(yè),2.1 .2 人眼中的圖像形成過(guò)程,k,2.55mm,focal l

3、ength:14mm17mm,the retinal image is reflected primarily in the area of the fovea,light receptors transform radiant energy into electrical impulses that are ultimately decoded by the brain,龐彥偉 http:/,第2章 第6頁(yè),2.1.3 亮度適應(yīng)和區(qū)分(bright adaptation and discrimination,subjective brightness vs. light intensity

4、主觀亮度 vs. 光強(qiáng)度,subjective brightness is a logarithmic function of the light intensity incident on the eye,b = log(a,subjective brightness,light intensity,不夠準(zhǔn)確,龐彥偉 http:/,第2章 第7頁(yè),2.1.3 亮度適應(yīng)和區(qū)分(bright adaptation and discrimination,brightness adaptation(亮度適應(yīng),photopic (亮適應(yīng),暗適應(yīng),炫目極限,龐彥偉 http:/,第2章 第8頁(yè),2.1.

5、3 亮度適應(yīng)和區(qū)分(bright adaptation and discrimination,brightness discrimination (亮度區(qū)分,你能看出亮度變化量i,越小越好,韋伯率,可用來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)圖像處理系統(tǒng)的光源配置,e.h. weber, 1834,韋伯率越小，亮度區(qū)分能力越強(qiáng),龐彥偉 http:/,第2章 第9頁(yè),2.1.3 亮度適應(yīng)和區(qū)分,may our eyes deceive us? 主觀亮度不是光強(qiáng)的簡(jiǎn)單線性函數(shù),同時(shí)對(duì)比度現(xiàn)象,著名的馬赫帶效應(yīng)，ernst mach, 1865年,龐彥偉 http:/,第2章 第10頁(yè),2.1.3 亮度適應(yīng)和區(qū)分,may our

6、 eyes deceive us,龐彥偉 http:/,第2章 第11頁(yè),2.2 圖像形成(光照)模型(image formation model,圖像形成模型,講述幾種光照模型,在圖像增強(qiáng)一章中,同態(tài)濾波要用到光照模型,龐彥偉 http:/,第2章 第12頁(yè),2.2 圖像采樣和量化sampling and quantization,數(shù)字圖像的采集過(guò)程,圖像傳感器,ccd,cmos,采樣和量化,龐彥偉 http:/,第2章 第13頁(yè),采樣,量化,空間上采樣，亮度上量化,采樣確定空間分辨率,量化確定灰度分辨率,2.2 圖像采樣和量化,龐彥偉 http:/,第2章 第14頁(yè),采樣確定空間分辨率,超

7、分辨率分析,空間分辨率的定義,1) dpidots per inch=每英寸的點(diǎn)數(shù) 報(bào)紙的的分辨率為75 dpi, 雜志133 dpi, 精致書籍2400 dpi（外文,image size vs. spatial resolution ： image size by itself does not tell the complete story,1 inch,2.2 圖像采樣和量化,龐彥偉 http:/,第2章 第15頁(yè),圖像采樣和量化sampling and quantization,1250 dpi,300 dpi,150 dpi,72 dpi,龐彥偉 http:/,第2章 第16頁(yè),量

8、化確定灰度分辨率,灰度分辨率：the smallest discernible change in gray level 量化灰度所用的bit數(shù)。例如：256灰度級(jí)的圖像的灰度分辨率為8bits,128個(gè)灰度級(jí),64個(gè)灰度級(jí),32個(gè)灰度級(jí),16個(gè)灰度級(jí),8個(gè)灰度級(jí),4個(gè)灰度級(jí),2個(gè)灰度級(jí),8個(gè)灰度級(jí),2.2 圖像采樣和量化,龐彥偉 http:/,第2章 第17頁(yè),圖像縮(shrink)放(zoom,2.2 圖像采樣和量化,上采樣,下采樣,圖像縮放的目的,1)為了便于人眼觀察圖像細(xì)節(jié),2)為了比較不同尺寸的圖像 (歸一化,3)為了節(jié)約存儲(chǔ)和計(jì)算開銷(undersampling,圖像縮放是圖像硬件

9、采集完成之后進(jìn)行的，不是對(duì)連續(xù)信號(hào)的采樣,龐彥偉 http:/,第2章 第18頁(yè),圖像縮放的計(jì)算過(guò)程,2.2 圖像采樣和量化,確定像素的新坐標(biāo) 給新坐標(biāo)上的像素賦予灰度值,怎樣給新坐標(biāo)上的像素賦予灰度值,龐彥偉 http:/,第2章 第19頁(yè),圖像縮放的最近鄰插值方法,2.2 圖像采樣和量化,原像素,原像素,原像素,龐彥偉 http:/,第2章 第20頁(yè),更好的方法：圖像縮放的線性值方法,2.2 圖像采樣和量化,龐彥偉 http:/,第2章 第21頁(yè),圖像縮放的線性值方法的實(shí)現(xiàn),2.2 圖像采樣和量化,已知原始圖像的兩個(gè)相鄰像素 和,則插入像素位置x對(duì)應(yīng)的灰度值 f(x)為,二維中的雙線性插值公式是怎樣的,龐彥偉 http:/,第2章 第22頁(yè),圖像縮放的線性值方法的實(shí)現(xiàn),2.2 圖像采樣和量化,已知原始圖像的四個(gè)相鄰的像素,則插入像素位置(x,y)對(duì)應(yīng)的灰度值 f(